T-Zellen sind eine zentrale Komponente des adaptiven Immunsystems. Sie erkennen Krankheitserreger, bekämpfen Infektionen und bilden das Immungedächtnis. Wie diese Immunzellen im menschlichen Lungengewebe aktiviert werden und welche Faktoren ihre Verweildauer im Gewebe beeinflussen, war lange nur schwer direkt beobachtbar. Forschende des Deutschen Zentrums für Lungenforschung (DZL) am Standort BREATH haben nun ein innovatives Ex-vivo-Modell genutzt, um genau diese Prozesse sichtbar zu machen: precision-cut lung slices (PCLS).
Im Mittelpunkt der Studie steht der Einsatz humaner PCLS. Dieses Ex-vivo-Modell ermöglicht es, T-zellvermittelte Immunantworten im menschlichen Lungengewebe unter Erhalt der nativen Gewebearchitektur zu untersuchen. PCLS werden aus Resektatgewebe gewonnen und bleiben über mehrere Tage vital. Dadurch bleiben sowohl die komplexe räumliche Organisation des Lungenparenchyms als auch das lokale immunologische Mikromilieu erhalten.
Mit Hilfe moderner Labortechniken wie Durchflusszytometrie, Analysen von Botenstoffen des Immunsystems (Zytokine) und gezielter Stimulation untersuchten die Autor:innen, welche T-Zellen im Lungengewebe vorhanden sind, wie aktiv sie werden können und wie flexibel sie in ihrer Funktion reagieren. Dabei zeigte sich, dass viele der CD8⁺-T-Zellen in den PCLS den Typ gewebsresidenter Gedächtnis-T-Zellen (tissue-resident memory T cells, TRM) haben. Diese Zellen tragen wichtige Marker (CD69 und CD103) und sind entscheidend für lokale Immunreaktionen in der Lunge, zum Beispiel bei Infektionen, chronischen Entzündungen oder nach Immuntherapien. Gleichzeitig reagieren sie sehr empfindlich auf Veränderungen in ihrem unmittelbaren Gewebeumfeld.
„Uns ging es darum zu verstehen, wie T-Zellen im menschlichen Lungengewebe tatsächlich aktiviert werden und welche Faktoren ihre Gewebe-Residenz beeinflussen“, erklärt Dr. Tonia Bargmann, Erstautorin der Studie und Forscherin bei BREATH am Fraunhofer ITEM. „PCLS ermöglichen es, diese Prozesse im nativen Gewebekontext zu untersuchen und damit Aspekte abzubilden, die in klassischen Zellkultursystemen nicht erfasst werden können.“
Die Ergebnisse zeigen, dass PCLS nicht nur die Präsenz gewebsresidenter T-Zellen zuverlässig darstellen, sondern auch deren funktionelles Verhalten unter kontrollierten Bedingungen realistisch widerspiegeln. Unterschiede in Aktivierung und Reaktion zeigen, dass zentrale Immunprozesse wie T-Zell-Aktivierung, Zytokinfreisetzung und Verankerung im Gewebe kontextabhängig und reproduzierbar untersucht werden können. Besonders die gezielte Steuerung der CD103-Expression unter definierten Bedingungen spricht für die biologische Genauigkeit und Stabilität des Modells. Damit liefert die Studie erstmals einen klaren Nachweis für die funktionellen Antworten gewebsresidenter T-Zellen im menschlichen Lungengewebe unter Erhalt der natürlichen Gewebearchitektur.
PCLS eignen sich somit nicht nur zur deskriptiven Analyse von Immunzellpopulationen, sondern auch als valide präklinische Plattform für die vergleichende Untersuchung immunologischer Interventionen. „PCLS erlauben es uns, komplexe Immunreaktionen im menschlichen Lungengewebe unter physiologisch relevanten Bedingungen zu analysieren und präklinische Fragestellungen deutlich näher an der klinischen Realität zu bearbeiten“, sagt Dr. Armin Braun, Letztautor der Studie und Forscher am DZL-Standort BREATH. „Gerade für die Untersuchung immunmodulatorischer Strategien und die Bewertung neuer therapeutischer Ansätze bietet dieses Modell einen entscheidenden Mehrwert gegenüber klassischen Zellkultursystemen und Tiermodellen.“
Originalpublikation: Bargmann T, Sommer C, Stowasser L et al. Regulation of T cell tissue residency and activation in human PCLS. Respir Res. 2025 Nov 15;26(1):319. doi: 10.1186/s12931-025-03397-1. PMID: 41241731; PMCID: PMC12619209.
Quelle: BREATH
